【正文】 計(jì) 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行星齒輪減速器的基本構(gòu)件廣泛采用齒式聯(lián)軸器，以保證基本構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中能夠適當(dāng)?shù)馗?dòng)，補(bǔ)償制造誤差所需的徑向活動(dòng)度。m彎矩 M = ???? N（6）在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，通常忽略軸及其上各個(gè)零件的質(zhì)量，把軸簡化為簡支梁、外伸梁或懸臂梁。按 ，查手冊(cè)得平m78??VId鍵截面 ，鍵槽用鍵銑刀加工，長為 110mm，半聯(lián)軸器與軸142hb的配合為 。10?I為了使此軸段與中間斜齒輪左邊布置協(xié)調(diào)，取 =150mm○ 7 ⅣⅢ ?l軸與齒輪配合，首先右端是由套筒定位，故應(yīng)將套筒壓入軸段 2○ 8 ⅤⅣ ?l3mm 的距離，取 =137mm.ⅤⅣ ?l機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 42 頁 共 63 頁段為軸段的輸出軸段部分，為了配合箱體尺寸取 =85mm，○ 9 ⅦⅥ ?l ⅦⅥ ?l為軸的輸出端，其與電動(dòng)機(jī)直接相連，此軸上開一個(gè)平鍵，其軸段長度ⅧⅦ=123mm。90??VIl④右端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位。半聯(lián)軸器與軸配合榖孔長度 。 圓柱齒輪傳動(dòng)輸出軸的設(shè)計(jì)（1）初步確定軸的最小直徑機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 40 頁 共 63 頁選取軸的材料為 42CrMo，調(diào)制處理 260～290HBS， ，MPa10~9?b?取 110，于是得MPa650?s???0=110 ??pAd輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，為了與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。查表，????=188????， ????0=180?? ????=采用線性插值法，得 e= ；查表得????????= ??1=， ??1=1??=????(??????1+??1????） =（ +1） =??（7）計(jì)算軸承壽命 ???已知球軸承 ，因工作溫度大于 120℃，得 。??452（6）斜齒輪軸上的軸承的壽命計(jì)算求當(dāng)量動(dòng)載荷 P機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 39 頁 共 63 頁現(xiàn)僅對(duì)傳動(dòng)軸上的軸承進(jìn)行校核計(jì)算，我設(shè)計(jì)時(shí)選的軸承為深溝球軸承7224C。I?l（4）軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。軸環(huán)m142(ax),4(in)?baDd 136??VId寬度 ，取 。 =42mm。其尺寸為 d 。MPa10~9?b?取 ，于是得MPa650?s???0=110 ??pAd中間軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑，為了與軸承相適應(yīng)，故需同時(shí)選取軸承型號(hào)。m20?Ⅶ—Ⅵl因?yàn)榘惭b齒輪處的軸段Ⅳ—Ⅴ的直徑 ；齒輪左端與左軸承之190?Id間采用套筒定位。其尺寸為機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 35 頁 共 63 頁m802310???BDd故最小心軸直徑為 130mm。脹緊時(shí)，接觸面緊密貼合不易銹蝕，也便于拆開。4) 脹套連接可以承受多重負(fù)荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種式樣。脹套也可用來連接焊接性差的零件。脹緊連接是一種新型傳動(dòng)連接方式，與一般過盈連接、有鍵連接相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：1) 使用脹套使主機(jī)零件制造和安裝簡單。（2）輸入軸連接形式選擇及校核計(jì)算考慮到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸入軸的安裝和拆卸麻煩，并且受重在沖擊，所以輸入軸采用脹緊連接。齒輪的 可根據(jù)其 、齒寬 b 與齒高比 b/h 從圖?FK??????1013 中查得 ??F、 ——齒間載荷分布系數(shù) :根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表 103 齒間載荷?FKH分配系數(shù) 1??F齒面接觸應(yīng)力為機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 30 頁 共 63 頁 ? ?????bdFuKZtHVAHE????式中 —鋼制齒輪的彈性系數(shù)， ；EZ 2N/m9.?EZ—節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，H —螺旋角系數(shù)，?Z1cos???Z—重合度系數(shù)， 為 與 的? .?? ??(21?Z65重合度， )??—圓周力，tF ??dTt齒面許用接觸應(yīng)力為 ?????HWRXVLHPSZ??——試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限，N/ ；lim ????2—潤滑系數(shù)，LZ )()21( ??????LZ—速度系數(shù)，V ??vV—粗糙度系數(shù)，RZ )635.(105.)1( .308. ??????????????????duz機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 31 頁 共 63 頁—工作硬化系數(shù)，根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 取 ；WZ 1?WZ—接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的尺寸系數(shù)， X 齒面接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為 ??HPS?齒根彎曲應(yīng)力為 ?????bmFKYtVAFSF?????式中 —重合度系數(shù)，?Y )(. 2????????Y—螺旋角系數(shù)，? 120??—齒形系數(shù)， 。在無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)于中等或較重載荷工況，對(duì)調(diào)質(zhì)齒輪的 按表?HK ?HK行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（饒振剛編著）表 68 計(jì)算。 的精確值可通過實(shí)際測(cè)量，或按 GB3480——1983 的一般方法確????定。表中精度等級(jí)為齒輪第Ⅲ公差組精度。 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度校核材料選用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度 56～60HRC，查閱手冊(cè)，選取，MPa150lim?H?Pa480lim?F?輸入軸轉(zhuǎn)矩 ， ，??n，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式可得 B= =1 ，圓整后取???=1 ?????1 213=213????， 。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 108 查取動(dòng)載荷系數(shù)VK0123.?——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)。表 齒間載荷分配系數(shù)/bAK???? 100N/mm? 100??/????精度等級(jí)Ⅱ組 5 6 7 8 5 級(jí)或更低????∝經(jīng)表面硬化的斜齒輪 ????∝ ?未經(jīng)表面硬化 ????∝ ?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 20 頁 共 63 頁的斜齒輪 ????∝1）對(duì)直齒輪及修形齒輪，取 。表中精度等級(jí)為齒輪第Ⅲ公差組精度。其近似值可根據(jù)小齒輪相對(duì)于行星架的節(jié)點(diǎn)線速度和齒輪精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 108 查取動(dòng)載荷系數(shù) 0123.?VKm/s6./????ndv機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 19 頁 共 63 頁由于齒輪選取為 6 級(jí)精度，故根據(jù)表 106 近似取 0123.?VK——齒向載荷分布系數(shù)；考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸?HK應(yīng)力影響的系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以求得以下數(shù)據(jù)。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面塑性變形、齒面膠合和輪齒折斷等。表 26 列出本文所設(shè)計(jì)的增速器各傳動(dòng)部件的材料及力學(xué)性能。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有工作環(huán)境惡劣、受力情況復(fù)雜等特點(diǎn)。輪齒出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕厚，嚴(yán)重影響傳動(dòng)的穩(wěn)定性，且致使產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響傳動(dòng)的正常工作，甚至引起行星傳動(dòng)的破壞。尺寸 應(yīng)比行星輪外徑大 10mm 以上，連接板內(nèi)圓半徑 按參考文獻(xiàn) 漸開線行???? ???? [8]星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 節(jié)進(jìn)行確定。結(jié)構(gòu)如下圖 ：圖 雙臂整體式行星架雙臂整體式行星架的剛性好，這種結(jié)構(gòu)如果采用整體鍛造則切削加工量很大，因此可用鑄造和焊接方法得到結(jié)構(gòu)和尺寸接近成品的毛坯，但應(yīng)注意消除鑄造或焊接缺陷和內(nèi)應(yīng)力，否則將影響行星架的強(qiáng)度、加工質(zhì)量及使用時(shí)可能產(chǎn)生變形。行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造對(duì)各行行星輪的載荷分配以至傳動(dòng)裝置的的承載能力、噪聲和振動(dòng)等有很大影響。在行星輪孔內(nèi)裝一個(gè)雙列調(diào)心滾子軸承也可以減小載荷沿齒寬分布的不均勻性。同時(shí)這種帶有內(nèi)孔的行星輪結(jié)構(gòu)，可以保證在一個(gè)支承和支承組件上的安裝方便和定位精確。對(duì)齒輪進(jìn)行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實(shí)，從而提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。如圖 22。由于大齒輪 1 的齒頂圓直徑 ，所以大齒輪 1 做成輪m1004?ad輻面為“十”字形的輪輻式結(jié)構(gòu)。a200????當(dāng)齒頂圓直徑很小，齒根圓與輪轂鍵槽頂面距離 e 時(shí)，應(yīng)將齒輪與≤????軸制成一體，稱為齒輪軸。具體參數(shù)如上表，由此可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心距：a= 第三級(jí)平行軸圓柱直齒輪設(shè)計(jì)由第一級(jí)，第二級(jí)的尺寸大小初步選定 ，m=8，根據(jù)第三級(jí)的傳動(dòng)??7=25比 ， 故可計(jì)算齒輪參數(shù)如表 ?i表 第三級(jí)平行軸直齒輪參數(shù)齒輪 模數(shù) 變位系數(shù)齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角??6 88 8 0 544 515 528 0176。第一 級(jí) 內(nèi)齒圈 104 10 0 1020 1065 1040 0176。單排 2KH 行星傳動(dòng)的裝配條件為：兩中心輪的齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍。1Z依據(jù) =，查行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與制造（機(jī)械工業(yè)出版社）表 41 可3Hi得 , 取 ， 因此可求得 ????=3 4?C251?Z根據(jù)傳動(dòng)比條件：由機(jī)械原理輪系的傳動(dòng)比計(jì)算可得 =1 =1+ ，31Hi?i131Z即可以表達(dá)如下 ??ZiH機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 9 頁 共 63 頁聯(lián)立上式表達(dá)式可求得內(nèi)齒圈的齒數(shù) ：3Z104)(113 ?????HwinCZ根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)同心條件可求出行星輪齒數(shù) ：2Z。圖 600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱傳動(dòng)簡圖增速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)，第一級(jí)為行星輪系，第一級(jí)行星架為輸入端，由第一級(jí)太陽輪傳遞至第二級(jí)直齒圓柱齒輪平行軸輪系傳動(dòng)；第三級(jí)采用斜齒輪平行軸輪系傳動(dòng)，直接與電機(jī)相聯(lián)。(2)動(dòng)力由行星輪系系桿輸入，剛性好，符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)受力大、轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)3i[7]增速器齒輪箱的主要設(shè)計(jì)要求如表 表 增速器齒輪箱的主要設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)速n(r/min)功率P（KW）扭矩 T(N)???傳動(dòng)比 i 效率Ⅰ軸 25 618 Ⅱ軸 612 Ⅲ軸 606 Ⅳ軸 1625 600 傳動(dòng)方案及運(yùn)動(dòng)原理圖根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，行星齒輪傳動(dòng)的分類說明如下：（1）簡單行星齒輪傳動(dòng)（單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)） 、 （2）差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)（w=2 的行星齒輪傳動(dòng)） 、（3）行星齒輪變速傳動(dòng)（多自由度的行星齒輪傳動(dòng)） 、 （4）組合行星齒輪傳動(dòng)。確保其穩(wěn)定性，行星輪數(shù)目為 3，其傳動(dòng)比范圍為： 。 (2)確定行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式和選擇傳動(dòng)方案。常見結(jié)構(gòu)有：兩級(jí)平行軸加一級(jí)行星和一級(jí)平行軸加兩級(jí)級(jí)行星傳動(dòng)兩種形式。高速級(jí)齒輪布置在原理轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形可部分抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均現(xiàn)象，用于載荷比較平緩場合。增速器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它承擔(dān)了調(diào)速、機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 4 頁 共 63 頁改變運(yùn)動(dòng)形式、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配等功能。增速器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它承擔(dān)了調(diào)速、改變運(yùn)動(dòng)形式、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配等功能。齒輪傳動(dòng)分為開式、半開式和閉式三種傳動(dòng)方式 [ ]。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式。傳動(dòng)件及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)是否合理、 制造和裝配質(zhì)量是否符合要求，將成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電齒輪箱的損壞在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)的故障中占據(jù)了很大比重，有的風(fēng)力發(fā)電廠齒輪箱損壞率高達(dá) 40~50%，與其他工業(yè)齒輪箱相比，風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米的狹小機(jī)艙內(nèi)，其維修不便，維修成本很高，要求有較高的可靠性和較長的壽命。本文主要針對(duì)齒輪的這種失效情況，提出了 750KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速齒輪箱輪系新的配置方案。因此，合理的設(shè)計(jì)齒輪箱系統(tǒng)則顯得很重要。因此，高可靠性風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)成為風(fēng)力機(jī)快速發(fā)展的主要瓶頸目前，發(fā)生在國內(nèi)運(yùn)行的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的齒輪箱故障，主要表現(xiàn)在齒輪箱的正常工作壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。所以國外專家評(píng)論，如果中國單靠風(fēng)力發(fā)電以每年 30%的速度發(fā)展，到 2020 年占到全部電力的 10%具有可行性。據(jù)保守估算，僅陸上可開發(fā)的風(fēng)電裝機(jī)容量就達(dá) 億千瓦，與可開發(fā)的水電裝機(jī)容量為同一數(shù)量級(jí)，再加上近海的風(fēng)能資源，我國可開發(fā)風(fēng)能資源估計(jì)在 10 億千瓦以上，具備大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電的資源條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電齒輪箱的損壞在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)的故障中占據(jù)了很大比重，有的風(fēng)力發(fā)電廠齒輪箱損壞率竟高達(dá) 40~50%，與其他工業(yè)齒輪箱相比，風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米的狹小機(jī)艙內(nèi)，其維修不方便，維修成本高，要求有較高的可靠性和較長的壽命。根據(jù)我國風(fēng)電廠實(shí)際的運(yùn)用表明，增速齒機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 2 頁 共 63 頁輪箱的故障率在整個(gè)機(jī)組中最高，其中齒輪部分的時(shí)效的故障率最高。影響疲勞壽命的因素很多，包括材料本身的性能、工件本身的結(jié)構(gòu)、載荷特征等。 研究目的與內(nèi)容風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的目的：在風(fēng)力發(fā)電在我國迅猛發(fā)展的這幾十年里，隨著運(yùn)行時(shí)間積累，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的液壓，監(jiān)控，機(jī)械傳動(dòng)等幾大系統(tǒng)中，傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪箱的故障率最高，并且是更換維修最貴的部件之一。本文的主要研究內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：（1）600kW 風(fēng)力發(fā)電組增速器的設(shè)計(jì)；（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)械部件,其主要需要機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 3 頁 共 63 頁研究的部件如下:箱體，行星架，齒輪（太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、斜齒輪、直齒輪）軸、聯(lián)接（鍵的聯(lián)接，以及脹緊聯(lián)接）2 600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速器設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案的確定傳動(dòng)裝置是大多數(shù)機(jī)器的主要組成部分。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)特點(diǎn)和工作環(huán)境要求，一般均選擇齒輪傳動(dòng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：具有瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊。增速器是指安裝在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之問獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用于增加轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)減小轉(zhuǎn)矩。 增速器是指安裝在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之問獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用于增加轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)減小轉(zhuǎn)矩 [ ]。表 常用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱的形式和應(yīng)用傳遞形式 傳